JPH01226929A - 地盤改造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）、産業上の利用分野 本発明は、地中にパイロット穴を掘削 した後に、高圧水を水平方向に噴射して地中に円筒形の
空洞を形成し、その形成された空洞内にコンクリート等
の地盤改良剤を打設して新たな地盤を形成する地盤改造
装置等に適用するに好適な、地盤改造装置に関する。

（ｂ）、従来の技術 人工地盤の構築に際しては、地中に空 洞を掘削して、その部分をコンクリート等の地盤改良剤
で置換し、結果的に地中に板状の強固な人工地盤を構築
する工法が提案されている（特開昭５７−１３３９１８
、特開昭５８−２４０２０、特開昭５８−２６１１５、
特開昭５８−２０８１９等）。

（Ｃ）２発明が解決しようとする問題点この工法におい
ては、周囲の地盤を超 高圧水で掘削し、その掘削土砂を掘削管を介して外部に
排出する方法が用いられるが、その場合、掘削土砂の大
きさが、掘削管が土砂を吸入する開口よりも大きいと、
該土砂によすｔａ削管が閉塞されてしまう危険性がある
。

本発明は、上記した事情に鑑み、掘削 管が閉塞される危険性の低い地盤改造装置を提供するこ
とを目的とするものである。

（ｄ）６問題点を解決するための手段 即ち、本発明は、ピット（１６）の上 部に土砂破砕装置（４３）を、該土砂破砕装置（４３）
の破砕カッタ　（４６）を掘削管開口（１５ａ）と対向
する形で設けて構成されろ。

なお、括弧内の番号は、図面におけろ対応する要素を示
す、便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記
載に限定拘束されるものではない。以下のｒ　（ｅｌ　
、作用」の欄についても同様である。

（ｅ）０作用 上記した構成により、本発明は、土砂 破砕装置（４３）が掘削土砂を破砕するように作用する
。

（ｆ）、実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明による地盤改造装置の 一実施例を示す正面図、 第２図は第１図の地盤改造装置のノズ ル付近の拡大正面図、 第３図は第２図の側面図である。

地盤改造袋ｗ１は、第１図に示すよう に、クローラクレーン等の移動重機２を有しており、移
動重機２には運転席２ａ、クローラ２ｂ、２ｂ等が設け
られている。また、移動重機２には柱状のリーダ３が支
持フレーム５を介して立設されており、リーダ３にはガ
イドレール３ａが図中上下方向に形成されている。ガイ
ドレール３ａには、掘削管保持回転装置６が昇降自在に
設けられており、掘削管保持回転装置６には他端がウィ
ンチ（図示せず。）に巻き掛けられたワイヤ７の一端が
接続されている。従って、ウィンチを正逆方向に駆動し
てワイヤ７を繰り出し、又は繰り込むことにより、ｌ原
則管保持回転装置６はリーダ３のガイドレール３ａに沿
って上下方向、即ち矢印Ｃ１Ｄ方向に自由に移動するこ
とが出来る。

１原則管保持回転装置６には、チャック９が掘削管保持
回転装置６に内蔵されたモータ等の回転駆動手段１０に
より矢印Ａ１Ｂ方向に回転自在に設けられており、また
チャック９には、掘削管１５を構成する中空筒状のロッ
ド１３が、把持固定自在に貫通設置されており、ロッド
１３の上下両端には接続用のフランジ１３ａ、１３ａが
形成されている。ロッド１３の、第１図下方には、複数
のロッド１３がフランジ１３ａを介してボルト等の締結
手段により直列に接続されており、このフランジ結合に
より掘削管１５は、たとえ罰則ｖｔ１５が矢印Ａ、Ｂ方
向に正逆回転しても各四ツド１３間の接続に、ネジによ
る接続に際して生じろような緩みが生じろようなことは
無い。掘削管１５の下部は、第２図に示すように、閑削
官１５の回転中心ＣＬに対して、やや側方にオフセット
した形に形成されたオフセット部１５ｂを有しており、
オフセット部１５ｂの先端には、開口１５ａが、図中斜
め下方に向いた形で形成されている。掘削管１５には、
プレート１５Ｃが第２図下方に向けて設けられており、
プレート１５Ｃの下端には、掘削用のビット１６が装着
されている。また、ピッ°ト１６のやや上方には、第３
図に示すように、超音波測距センサ１９、シリンダ装置
４１が設けられている。シリンダ装置４１は、シリンダ
４１ｂを有しており、シリンダ４１ｂには、ロッド４１
ａが開削水の噴射方向である矢印Ｅ１Ｆ方向に移動自在
に支持されている。ロッド４１ａには該ロッド４１ａの
軸心に沿って流路４１ｃが形成されており、流路４１Ｃ
の先端、即ちロッド４１ａの先端にはノズル４１ｄが設
けられている。また、シリンダ４１ｂの、第３図両側に
は、ポート４１ｅ、４１ｆを介して高圧液体供給管２０
及び制御圧油管４２が接続しており、それ等高圧液体供
給管２０及び制御圧油管４２は掘削管１５の軸心方向、
即ち第１図上方へ向けて、掘削管１５外周に沿った形で
伸延設置され、その先端は掘削管保持回転装置６下部に
まで達し、そこで可撓性を有するフレキシブルチューブ
２２等に接続されている（第１図には、図を見易くする
ために、高圧液体供給管２０についてのみ図示したが、
制御圧油管４２についても同様である）。一方、掘削管
１５の上端には、同様に可撓性を有するフレキシブルチ
ューブ２５が接続されている。

また、ビット１６の上方で、掘削管１ ５のオフセット部１５ｂには、第２図及び第３図に示す
ように、土砂破砕装置４３が設けられており、土砂破砕
装置４３は、プレート１５ｃに装着された油圧モータ４
５を有している。油圧モータ４５の第２図下方に突出し
た形で設けられた出力軸４５ａには、破砕カッタ４６が
、掘削管１５の開口１５ａと、プレート１５Ｃに形成さ
れた穴１５ｄを介して対向する形で設けられている。

地盤改造装置１は以上のような構成を 有するので、地盤改造装置１を用いて人工地盤を構築す
るには、まず掘削管保持回転装置６をリーダ３のガイド
レール３ａに沿って矢印Ｃ方向に引き上げた状態で、掘
削管保持回転装置６内の回転駆動手段１０を駆動して、
チャック９を例えば入方向に回転駆動させる。チャック
９が回転すると、チャック９に把持された掘削管１５も
Ａ方向に回転し、掘削管１５先端のビット１６は、掘削
管保持回転装置６及び掘削管１５の重量により第１図下
方に向けて掘削を開始する。掘削管保持回転装置６がリ
ーダ３に沿ってＤ方向に移動し、掘削管１５、従ってビ
ット１６が下方に進むにつれて、土壌中にはＣ１Ｄ方向
にビット１６の軌跡としてのパイロット穴２６が掘削形
成される。

パイロット穴２６には泥水２７を給水し、その静水圧に
よりパイロット穴２６の崩壊を防ぐとともに、図示しな
いサクションポンプによりフレキシブルチューブ２５を
介してパイロット穴２６中の泥水２７を、ビット１６に
よって生じる掘削土砂と共にスラリー化した形で、掘削
管開口１５ａから掘削管１５内部の各ロッド１３を通し
てパイロット穴２６外部に吸い上げ排出する。

排出された泥水２７は共に吸引した土砂を分離した後に
、パイロット穴２６に戻され、継続的に掘削に使用され
る。なお、掘削に際しては、油圧モータ４５を駆動して
、破砕カッタ４６を回転せる。すると、掘削管１５の開
口１５ａから吸入されろ掘削土砂は、この破砕カッタ４
６部分を通過して掘削管１５内に吸入されるので、掘削
された土砂中に、掘削管１５の開口１５ａよりも大きな
固まりがあった場合でも、当該土砂は破砕カッタ４６に
より破砕され、掘削管１５内に、該掘削［１５を閉塞さ
せることな（吸い上げられる。

また、掘削に際して、掘削管１５を回 転駆動するチャック９は回転ＷＡ動手段１０により、３
６０°の角度範囲で正転と逆転を繰り返しながら掘削を
継続していくが、掘削管１５は３６０°以上回転するこ
とは無いので掘削管１５上部にフランジ１３ａを介して
固定的に接続されたフレキシブルチューブ２５からの泥
水２７の排出は、フレキシブルチューブ２５に漸変のね
じれを与えることなく、円滑に行われろ。

なお、パイロット穴２６のｉ掘削中は、シリンダ装置４
１のポート４１ｆには制御圧油管４２を介して圧油が供
給され、ロッド４１ａをピストン４１ｇを介して矢印Ｆ
方向に移動させるので、ロッド４１ａ１従ってノズル４
１ｄは、後退状態にある。この状態では、ノズル４１ｄ
の先端から掘削ｖ１５の軸心までの距離Ｌ１はパイロッ
ト穴２６の半径Ｌ３よりも小さいので、ビット１６及び
掘削管１５によるパイロット穴２６の１９削は、ノズル
４１ｄが１屈削中のパイロット穴２６の壁面に接触する
ことなく円滑に行われる。

また、掘削管１５のオフセット部１５ ｂも、第２図に示すように、その最大オフセット量Ｌ４
が、ビット１６により掘削されろ穴の半径Ｌ３よりも小
さく形成されているので、掘削管１５の矢印ＡＳＢ方向
の回転は、オフセット部１５ｂとパイロット穴２６が干
渉し合うこと無く円滑に行われろ。

こうして一定の深さだけパイロット穴 ２６を掘削し、掘削管保持回転装置６がリーダ３の下方
にまで達すると、回転駆動手段１０の駆動を停止して掘
削動作を停止させると共に、チャック９による掘削管１
５の把持を中止し、掘削’［１−１５の上端のフレキシ
ブルチューブ２５を外して新たにロッド１３を接続する
。そこで、掘削管保持回転装置６のみをリーダ３に沿っ
てＣ方向に引き上げて、当該新たに接続されたロッド１
３部分を介して掘削管１５を把持する。

次いでフレキシブルチューブ２５を新たに接続されたロ
ッド１３の上端に固定接続し、この状態で再度掘削管保
持回転装置６の回転駆動手段１０を駆動してパイロット
穴２６の掘削を開始する。こうして、パイロット穴２６
が徐々にＤ方向に形成されてゆき、深さがＤＰにまで達
したところで、ビット１６による掘削を止めて、掘削管
保持回転装置６を掘削管１５と共にＬｌだけ引き上げる
。そこで、今度はフレキシブルチューブ２２から超高圧
水２９を、高圧液体供給管２０を介してシリンダ装置４
１のポート４１ｅに供給する。すると、該供給された超
高圧水２９は、ロッド４１ａ内に形成された流路４１ｃ
を介してノズル４１ｄから、第３図矢印Ｅ方向に噴出す
る。この時、掘削管保持回転装置６を徐々にＤ方向に降
下させつつ、前述と同様にｌ原則管１５を３６０°に亙
り正逆方向に往復回転させてゆくと、地盤３１中には超
高圧水２９により円筒形の空洞３２が掘削形成されてゆ
く。なお、この際、シリンダ４１ｂのポート４１ｆ側か
らも圧油が供給されており、当該圧油がピストン４１ｇ
を矢印Ｆ方向に押圧する力の方が、超高圧水２９がピス
トン４１ｇを矢印Ｅ方向に押圧する力よりも大なので、
口２ド４１ａは後退状態を維持したまま、ノズル４１ｄ
から超高圧水２９の噴射が行われる。また、超高圧水２
９による掘削中においても、掘削管１５を介して月割土
砂は外部に排出されるが、超高圧水２９による掘削の結
果発生した掘削土砂についても、土砂破砕装置４３の破
砕カッタ４６が開口１５ａの直前で細かく粉砕すること
から、掘削管１５は閉塞することなく円滑に掘削土砂を
吸い上げることが出来る。

一方、ノズル４１ｄから噴出する超高 圧水２９の掘削能力は、ノズル４１ｄから水平方向（矢
印ＥＸＦ方向）に距離が離れるにつれて低下するので、
掘削中の空洞３２の直径が、ある程度掘削により拡大し
たところで、制御圧油管４２を介したシリンダ装置４１
への圧油の供給を停止する。すると、ピストン４１ｇを
今まで矢印Ｆ方向に押圧していた力が失われるので、ピ
ストン４１ｇはロッド４１ａと共に、超高圧水２９の圧
力で矢印Ｅ方向に突出され、ノズル４１ｄは水平方向に
、従って空洞３２の、掘削中の壁面３２ａ方向に突出す
る。こうして、第３図に示す、距離Ｌ２だけ、ノズル４
１ｄが超高圧水２９の噴射方向である矢印Ｅ方向に移動
すると、ノズル４１ｄと空洞壁面３２ａとの距離が、そ
れまでのノズル１７の格納状態に比して距ＰＪＬ２だけ
短縮され、ノズル４１ｄからの超高圧水２９による掘削
能力は改善され、大きな直径を有する空洞３２を円滑に
かつ確実に掘削成形することが出来る。なお、ノズル４
１ｄを矢印Ｆ方向に後退させるには、制御圧油管４２を
介してポート４１ｆに圧油を供給する。すると、該圧油
によりピストン４１ｇはロッド４１ａと共に矢印Ｆ方向
に抑圧移動されて、ノズル４１ｄもＦ方向に後退する。

なお、空洞３２の切削に際して、掘削 管１５は３６００の角度範囲でしか回転しないので、掘
削管１５に設置された高圧液体供給管２０とフレキシブ
ルチューブ２２との接続状態は、チューブ２２が掘削管
１５に絡まることなく良好に維持され、超高圧水２９の
供給は円滑に、行われ、従って、空洞３２の形成も何ら
の支障も生じろこと無く行われろ。なお、掘削中の空洞
３２の形状は、超音波測距センサ１９から空洞壁面３２
ａに超音波３３を発信させてその反射波を捕捉し、超音
波測距センサ１９から壁面３２ａまでの距離を計測する
ことにより正確に把握することが出来る。

こうして、シリンダ装置４１を適宜ワ 動して、ノズル４１ｄを矢印Ｅ、Ｆ方向に突出後退させ
ることにより、ノズル４１ｄの掘削能力を高度に維持し
つつ作業を行ってゆくことが出来ろ。

所定の大きさの空洞３２が地盤３１中 に形成されたところで、今度は掘削管１５を回転させな
がらノズル４１ｄを空洞３２の下部からＣ方向に引き上
げつつ、フレキシブルチューブ２２からノズル４１ｄヘ
セメントミルク等の地盤改良剤を供給し、ノズル４１ｄ
から空洞３２内へ地盤改良剤を高圧で噴射して空洞３２
内を地盤改良剤で満たす（なお、掘削管１５をトレミー
官として用い、開口１５ａを介して空洞３２及びパイロ
ット穴２６中にコンクリート等の地盤改良剤を充填して
も良い。）。この際も、ノズル４１ｄを適宜ＥＸＦ方向
に移動させつつ改良剤を噴出させろことにより、空洞３
２内に効率よくかつ確実に改良剤を充填することが出来
る。

こうして、地盤改良剤を空洞３２及び パ、イロット穴２６内に充填させつつ掘削管１５をＣ方
向に引き上げてゆくと、充填された改良剤は凝固して地
盤３１中には強固な人工地盤が構築されろことになる。

−個所の人工地盤が構築されたところ で、移動重機２を移動させて、当該構築された人工地盤
に隣接した位置にパイロット穴２６を新たに掘削して、
空洞３２を構築し、更に地盤改良剤を充填して当該空洞
３２と先に構築された空洞３２（既に地盤改良剤が充填
固化されている。）とを水平方向に連続させて、人工地
盤を拡張してゆく。

なお、掘削管保持回転装置６を支持ガ イドするり−ダ３等のガイド手段は、必ずしも移動重機
２等に装着されている必要は無いが、移動重機２にガイ
ド手段が設けられていると、多数のパイロット穴２６を
能率良（掘削することが可能となる。

（ｇ）０発明の効果 以上、説明したように、本発明によれ ば、ビット１６の上部に土砂破砕装置４３を、該土砂破
砕装置４３の破砕カッタ４６を掘削管開口１５ａと対向
する形で設けて構成したので、掘削の結果生じろ掘削土
砂は掘削管１５に吸い込まれろ前に破砕カッタ４６によ
り細かく破砕され、掘削管１５が大型の掘削土砂により
閉塞されろ危険性を大幅に少なくすることが出来ろ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による地盤改造装置の 一実施例を示す正面図、 第２図は第１図の地盤改造装置のノズ ル付近の拡大正面図、 第３図は第２図の側面図である。 １・・・地盤改造装置 １５・・・・・開削管 １５ａ・・・・・開口 １６・−・ピット ２９・・・・掘削水（超高圧水） ３１　・　地盤 ４１ｄ　　・・・ノズル ４３　・・土砂破砕装置 ４６・・・・破砕カッタ 出願人　　　　　三井建設株式会社 第２図 Ｃ！

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　先端にビットの装着された回転駆動 自在な掘削管を有し、前記掘削管の先端 部にノズルを設け、該ノズルから高圧掘 削水を噴出させて、パイロット穴周囲地 盤の掘削を行う地盤改造装置において、 前記ビットの上部に土砂破砕装置を、 該土砂破砕装置の破砕カッタを掘削管開 口と対向する形で設けて構成した地盤改 造装置。